(57)【要約】【課題】  移動体が搭載する燃料電池からの生成水を外部に放出する際に生成水が飛散するのを抑制する。【解決手段】  燃料電池スタックにより生成され排ガスと共に排出される水を気液分離器４７によって分離し、放水管５０により床１２に形成された貫通孔１４から放出する。貫通孔１４の前方には、その断面が略「Ｌ」字形となるスパッツ５２を取り付ける。放出された水は、貫通孔１４近傍ではスパッツ５２によって車両の走行風が遮られ、スパッツ５２の下端以降まで落下した水は、スパッツ５２によって鉛直下向きの成分が与えられた走行風により鉛直下向きの力を受ける。このため、水の落下速度は大きくなり、落下した水は迅速に路面に至るから、水が路面に至るまでに走行風によって巻き上げられるのを抑制することができる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電に伴って水を生成する燃料電池を電力源として搭載する移動体であって、
前記燃料電池により生成された生成水を放出口から外部に放出する放出手段と、
該放出手段の放出口を含む所定範囲における移動体の移動に伴う空気の流れを整流する整流手段と、
を備える移動体。
【請求項２】
前記整流手段は、前記放出口の前方に取り付けられて前記空気の流れを整流する手段である請求項１記載の移動体。
【請求項３】
前記整流手段は、前記放出口近傍における前記空気の流れを抑制する手段である請求項１または２記載の移動体。
【請求項４】
前記整流手段は、前記空気の流れに鉛直下方の成分を与える手段である請求項１ないし３いずれか記載の移動体。
【請求項５】
前記整流手段は、前記放出口の前方に取り付けられ、移動体の移動方向の垂直断面が略Ｌ字形に形成された部材である請求項４記載の移動体。
【請求項６】
前記整流手段は、前記放出口近傍を迂回するように前記空気の流れを整流する手段である請求項１または２記載の移動体。
【請求項７】
前記整流手段は、前記放出口の前方から側方に回り込むように取り付けられた部材である請求項６記載の移動体。
【請求項８】
前記整流手段は、水平断面が略Ｕ字形に形成された部材である請求項７記載の移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に関し、詳しくは、発電に伴って水を生成する燃料電池を電力源の一つとして搭載する移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の移動体としては、燃料電池により生成される生成水を車両の側方に放出する自動二輪車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動二輪車では、燃料電池の生成水を側方に排出することにより、生成水がタイヤにかかることに基づく不都合、例えばスリップを防止している。
【特許文献１】特開２００１−３１３０５６号公報（図２，第３頁，第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、燃料電池を搭載する車両では、走行中でも燃料電池により生成される生成水を車外に排出する必要がある。このとき、スリップを回避するためにタイヤにかからないように生成水を排出しても、排出した生成水が走行風によって巻き上げられ、後続の車両のフロントガラスに飛散するなどの後続車両に対する不都合が生じる場合がある。また、側方に排出する場合には、路肩の人や建造物に水がかかる場合も生じる。
【０００４】
本発明の移動体は、燃料電池からの生成水を放出する際に生成水が飛散するのを抑制することを目的の一つとする。本発明の移動体は、燃料電池からの生成水を放出する際に生成水が人や建造物にかかるのを抑止することを目的の一つとする。本発明の移動体は、燃料電池からの生成水を放出する際に放出した生成水の後続の移動体への影響を抑制することを目的の一つのとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の移動体は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の移動体は、
発電に伴って水を生成する燃料電池を電力源として搭載する移動体であって、
前記燃料電池により生成された生成水を放出口から外部に放出する放出手段と、
該放出手段の放出口を含む所定範囲における移動体の移動に伴う空気の流れを整流する整流手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の移動体では、燃料電池により生成された生成水を外部に放出する放出口を含む所定範囲における移動体の移動に伴う空気の流れを整流するから、放出口から放出された生成水に対する空気の流れによる影響、即ち、生成水が空気の流れにより飛散して巻き上げられるなどの影響を抑制することができる。この結果、生成水の後方や側方を移動する移動体への影響を小さくすることができる。移動体が自動車や列車などの車両を含む地上移動体である場合には、生成水の後方や側方の移動体ばかりでなく、移動体の周囲の人や建造物への生成水の影響を小さくすることができる。ここで、移動体は、燃料電池に加えて燃流電池以外の電力源、例えば二次電池やキャパシタなどを搭載するものとしてもよい。
【０００８】
こうした本発明の移動体において、前記整流手段は、前記放出口の前方に取り付けられて前記空気の流れを整流する手段であるものとすることもできる。放出口の前方に取り付けることにより放出口を含む所定範囲における移動体の移動に伴う空気の流れの整流をより容易に且つ効果的に行なうことができる。
【０００９】
また、本発明の移動体において、前記整流手段は、前記放出口近傍における前記空気の流れを抑制する手段であるものとすることもできる。こうすれば、放出口から放出された直後の生成水に対する空気の流れの影響を抑制することができる。従って、放出口から放出された生成水は垂下して地面に指向するようになり、生成水が地面に到達するまでに空気の流れによって飛散して巻き上げられるのを抑制することができる。
【００１０】
さらに、本発明の移動体において、前記整流手段は、前記空気の流れに鉛直下方の成分を与える手段であるものとすることもできる。こうすれば、空気の流れにより放出口から放出された生成水に鉛直下方の速度成分を付加するから、生成水の地面への落下速度を促進することができる。この結果、生成水が地面に到達するまでの時間を短くすることができ、生成水が地面に到達するまでに空気の流れによって飛散して巻き上げられるのを抑制することができる。
【００１１】
この空気の流れに鉛直下方の成分を与える整流手段を備える態様の本発明の移動体において、前記整流手段は、前記放出口の前方に取り付けられ、移動体の移動方向の垂直断面が略Ｌ字形に形成された部材であるものとすることもできる。こうすれば、簡易な構成で空気の流れに鉛直下向きの成分を与えることができる。
【００１２】
本発明の移動体において、前記整流手段は、前記放出口近傍を迂回するように前記空気の流れを整流する手段であるものとすることもできる。こうすれば、放出口から放出された直後の生成水に対する空気の流れの影響を抑制することができる。
【００１３】
この放出口近傍を迂回するように空気の流れを整流する整流手段を備える態様の本発明の移動体において、前記整流手段は、前記放出口の前方から側方に回り込むように取り付けられた部材であるものとすることもできる。この場合、前記整流手段は水平断面が略Ｕ字形に形成された部材であるものとすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の第１実施例の燃料電池車１０に搭載される機器の平面配置の一例を示す平面配置図であり、図２は第１実施例の燃料電池車１０に搭載される機器の側面配置の一例を示す側面配置図であり、図３は第１実施例の燃料電池車１０に搭載された燃料電池スタック２２を中心とする燃料電池システム２０の構成の概略を示すシステム構成図である。説明の容易のために、まず、図３のシステム構成図を用いて燃料電池システム２０のシステム構成について説明し、その後、図１および図２を用いて燃料電池システム２０の各機器の配置について説明する。
【００１６】
第１実施例の燃料電池車１０が搭載する燃料電池システム２０は、例えば高分子により形成された電解質膜を二つの電極（燃料極と空気極）で狭持してなる単電池ユニットを複数積層して構成した燃料電池スタック２２と、この燃料電池スタック２２の燃料極（負極）に高圧水素タンク３１からの水素を供給する水素供給系３０と、燃料電池スタック２２の空気極（正極）に空気を供給すると共に空気極からの排気を処理する空気給排系４０と、燃料電池スタック２２を冷却する冷却系６０とを備える。
【００１７】
水素供給系３０は、燃料電池スタック２２の内側に形成された燃料極への水素の供給用の流路に高圧水素タンク３１からの水素を供給する水素供給流路３２と、燃料電池スタック２２の内側に形成された燃料極からの未反応の水素の排出用の流路からの水素を水素供給流路３２に戻す水素循環路３３とを備える。水素供給流路３２には、高圧水素タンク３１からの水素が逆流しないようにするための逆流防止弁（チェック弁）や燃料電池スタック２２への水素の供給や供給停止を行なうための仕切弁などが設けられている。水素循環路３３には、水素を水素供給流路３２に圧送するための水素ポンプ３４や、循環している水素中の水蒸気を液化することにより気液分離する気液分離器３８、水素供給流路３２側の水素が逆流しないようにするための逆流防止弁（チェック弁）、燃料電池スタック２２からの水素の排出を停止するための仕切弁などが設けられている。また、水素供給流路３２や水素循環路３３に燃料電池スタック２２に供給する水素の供給量や燃料電池スタック２２の運転状態を制御するために用いられる各種センサ、例えば、燃料電池スタック２２の流入口や水素ポンプ３４の吐出側に設けられた圧力センサや燃料電池スタック２２の出口近傍や水素ポンプ３４の吐出側に設けられた温度センサなどが取り付けられている。気液分離器３８により分離された水は、放出系６０が複数備えるバッファタンク６２ａ〜６２ｃに送られる。なお、水素循環路３２には仕切弁を介して分岐管が取り付けられており、この分岐管により水素循環路３２内の水素は放出系６０の希釈器６１に導入され、希釈されて大気に開放される。
【００１８】
空気給排系４０では、マスフローメータ４３により計量されエアコンプレッサ４４により加圧された空気を加湿器４５により加湿して供給管４２により燃料電池スタック２２の空気極に供給する。燃料電池スタック２２の空気極からの空気（排ガス）は、加湿器４５に供給されてエアコンプレッサ４４からの空気を加湿し、その後、排ガス管４６により気液分離器４７に送られ、気液に分離される。気液分離器４７で分離された水は放水管５０から外部に放出され、分離された気体（排ガス）は排ガス管４８により希釈器４９に送られて希釈用のガスとして用いられて大気に開放される。
【００１９】
冷却系６０は、燃料電池スタック２２のうち側に形成された冷却水用流路とにより冷却水の循環路を形成する冷却水循環路６２に冷却水を循環させることにより燃料電池スタック２２を冷却する。冷却水循環路６２には、冷却水を循環させるための冷却水ポンプ６４や循環する冷却水を空気を用いて冷却するファン付きのラジエータ６６が設けられている。また、冷却水の温度管理を行なうために冷却水循環路６２における燃料電池スタック２２からの出口近傍とラジエータ６６の後段に冷却水の温度を検出する温度センサが取り付けられている。
【００２０】
こうした燃料電池システム２０は、各種センサからの信号に基づいて水素ポンプ３４やエアコンプレッサ４４，冷却水ポンプ６４を駆動したり各仕切弁や流量調節弁の開度を調節することにより燃料電池スタック２２を制御すると共に図示しない走行用のモータを制御するパワーコントロールユニット（以下、ＰＣＵという）７０や充放電可能な二次電池，モータ駆動用のインバータなども備えるが、これらについては本発明の中核をなさないから、その図示や詳細な説明については省略する。
【００２１】
図１および図２に示すように、燃料電池スタック２２は車両前部の中央下部に横たわるように配置され、その上に、ＰＣＵ７０が配置されている。また、燃料電池スタック２２の左側前部のフェンダ内には、加湿器４５とエアコンプレッサ４４とが配置されている。燃料電池スタック２２の前方にはラジエータ６６が配置され、その前方には乗員室内の空気調節を行なうエアコンディショナー用のラジエータ７２が配置されている。運転席（右ハンドル用の車両における運転席）の前方右下部には、空気給排系４０の気液分離器４７が配置されており、車両の中央部には希釈器４９が配置されている。この他、車両前部には水素ポンプ３４や冷却水ポンプ５４，気液分離器３８が配置されているが、これらの図示は省略した。
【００２２】
図４は気液分離器４７近傍の構造を拡大して示す拡大断面図であり、図５は図４におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。なお、図４は、図５におけるＢ−Ｂ断面を示す断面でもある。図示するように、気液分離器４７に接続された放水管５０は、車両の床１２に形成された貫通孔１４にその放水口５０ａが整合するように取り付けられている。床１２の外側（下側）の貫通孔１４の前方には、断面が略「Ｌ」字形に形成されたスパッツ５２が取り付けられている。このスパッツ５２は、図４の折線矢印に示すように、床下の走行風の流れ（相対的な空気の流れ）に鉛直下向きの成分を与えるよう整流する。
【００２３】
図示しないが、水素供給系３０の気液分離器３８により分離された水の放出についても空気給排系４０の気液分離器４７により分離された水と同様の構成により放出される。即ち、図４の気液分離器４７を気液分離器３８に取り替えた構成により、気液分離器３８により分離された水も放出される。
【００２４】
次に、こうして構成された第１実施例の燃料電池車１０における放水の様子について説明する。気液分離器４７により分離され放水管５０の放水口５０ａから放出された水は、放水口５０ａ近傍では、スパッツ５２によって車両の走行風が遮られるから、車両の移動に対して相対的に落下する。スパッツ５２の下端以降まで落下した水は、走行風の影響を受けることになるが、走行風はスパッツ５２によって鉛直下向きの成分が与えられているから、走行風により落下している水には鉛直下向きの力が作用する。このため、水の落下速度は大きくなり、落下した水は迅速に路面に至るようになる。落下している水のうち走行風により巻き上げられる量は、落下している水が走行風の影響を受けている時間に関連があると考えられるから、水を迅速に路面に到達させることにより、走行風によって巻き上げられる量を抑制することができる。
【００２５】
以上説明した第１実施例の燃料電池車１０によれば、スパッツ５２により放水口５０ａから放出された水の放出直後における走行風の影響を抑止することができる。この結果、放出された水が走行風により巻き上げられるのを抑制することができる。また、スパッツ５２の下端を超えて落下した水に対して鉛直下向きの成分を持つ走行風が影響するようにスパッツ５２を構成したから、放出した水が路面に到達するまでの時間を短くすることができる。この結果、放出された水が路面に到達するまでに走行風によって巻き上げられるのを抑制することができる。これらの結果、後方や側方を走行している車両に放出した水が飛散してかかる等の不都合を抑制することができる。
【００２６】
第１実施例の燃料電池車１０では、気液分離器４７により分離した水を気液分離器４７の近傍で放出するものとしたが、放水管５０の放水口５０ａ近傍にスパッツ５２を取り付ければよいから、気液分離器４７からある程度の距離がある位置で水を外部に放出するものとしてもよい。この場合、走行風の影響が比較的小さな車輪近傍（車輪の前方や後方など）で水を放出するものとしてもよい。また、気液分離器４７により分離した水を一旦タンクに蓄え、タンクから放水管により放出するものとしてもよい。
【００２７】
第１実施例の燃料電池車１０では、スパッツ５２の垂直断面を略「Ｌ」字形に形成したが、放水管５０の放水口５０ａ近傍への走行風を遮ると共に走行風に鉛直下向きの成分を与えればよいから、スパッツ５２の折れ曲がっている内側を多角形としたり円弧としてもよい。また、略「Ｔ」字形などに形成してもよい。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の第２実施例の燃料電池車１０Ｂについて説明する。第２実施例の燃料電池車１０Ｂは、スパッツ５２に代えてエアダム１５２が取り付けられている点を除いて第１実施例の燃料電池車１０と同一の構成をしている。従って、重複した説明を避けるため、第２実施例の燃料電池車１０Ｂの構成のうち第１実施例の燃料電池車１０の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その図示や詳細な説明については省略する。
【００２９】
図６は第２実施例の燃料電池車１０Ｂが備える気液分離器４７の近傍の構造を拡大して示す拡大断面図であり、図７は図５におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。なお、図６は、図７におけるＤ−Ｄ断面を示す断面図でもある。図示するように、第２実施例の燃料電池車１０Ｂが備えるエアダム１５２は、円筒部材を軸の中心面で２つに分割した形状、即ち、水平断面が略「Ｕ」字形の形状に形成されており、放水管５０の放水口５０ａが配置された貫通孔１４を前方から囲むように床１２の外側（下側）に取り付けられている。このように水平断面を略「Ｕ」字形（あるいは半円環形状）に形成されたエアダム１５２を取り付けることにより、床下の走行風の流れを図７の矢印線に示すように貫通孔１４を迂回するように整流する。
【００３０】
次に、こうして構成された第２実施例の燃料電池車１０Ｂにおける放水の様子について説明する。気液分離器４７により分離され放水管５０の放水口５０ａから放出された水は、放水口５０ａ近傍では、エアダム１５２によって車両の走行風が遮られるから、車両の移動に対して相対的に落下する。エアダム１５２の下端以降まで落下した水は、走行風の影響を受けることになるが、エアダム１５２が取り付けられていないものに比して、落下している水が走行風の影響を受ける時間は短くなるから、走行風によって巻き上げられる量を抑制することができる。
【００３１】
以上説明した第２実施例の燃料電池車１０Ｂによれば、エアダム１５２により放水口５０ａから放出された水の放出直後における走行風の影響を抑止することができる。この結果、放出された水が走行風により巻き上げられるのを抑制することができ、後方や側方を走行している車両に放出した水が飛散してかかる等の不都合を抑制することができる。
【００３２】
第２実施例の燃料電池車１０Ｂでは、気液分離器４７により分離した水を気液分離器４７の近傍で放出するものとしたが、放水管５０の放水口５０ａ近傍にエアダム１５２を取り付ければよいから、気液分離器４７からある程度の距離がある位置で水を外部に放出するものとしてもよい。この場合、走行風の影響が比較的小さな車輪近傍（車輪の前方や後方など）で水を放出するものとしてもよい。また、気液分離器４７により分離した水を一旦タンクに蓄え、タンクから放水管により放出するものとしてもよい。
【００３３】
第２実施例の燃料電池車１０Ｂでは、エアダム１５２の水平断面を略「Ｕ」字形（半円環形状）に形成したが、放水管５０の放水口５０ａ近傍への走行風が迂回するよう流れればよいから、エアダム１５２の水平断面は略「Ｕ」字形（半円環形状）に限られず、略「Ｖ」字形など種々の形状としてもよい。
【００３４】
第１実施例のスパッツ５２や第２実施例のエアダム１５２は、上述した機能を果たすことができるものであれば、その形状は燃料電池車１０，１０Ｂの空力（走行抵抗）を低減する形状であることが望ましい。
【００３５】
第１実施例や第２実施例の燃料電池車１０，１０Ｂでは、水素供給系３０の気液分離器３８や空気給排系４０の気液分離器４７により分離した水を放出する放出口にスパッツ５２やエアダム１５２を取り付けるものとしたが、燃料電池スタック２２により生成された生成水を放出する如何なる場合にも適用することができる。例えば、希釈器４９の下流側の排ガス管に生じ得る水を放出するための放出口を設け、この放出口にスパッツやエアダムを取り付けるものとしてもよい。
【００３６】
第１実施例や第２実施例の燃料電池車１０，１０Ｂでは、燃料電池スタック２２から排出される未反応の水素を水素循環路３３により水素供給流路３２に循環させるものとしたが、こうした水素循環路３３を備えないものとしてもよい。
【００３７】
第１実施例や第２実施例では、本発明を燃料電池を電力源として搭載した自動車に適用するものとしたが、自動車は燃料電池を搭載する他に燃料電池以外の電力源、例えば、二次電池やキャパシタなど種々の電力源を搭載するものとしてもよい。また、燃料電池を搭載する自動車に限定されるものではなく、自動車以外の列車などの車両を含む各種の地上移動体に適用するものとしてもよいし、地上移動体以外の移動体に適用するものとしてもよい。
【００３８】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、自動車産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１実施例の燃料電池車１０に搭載される機器の平面配置の一例を示す平面配置図である。
【図２】第１実施例の燃料電池車１０に搭載される機器の側面配置の一例を示す側面配置図である。
【図３】第１実施例の燃料電池車１０に搭載された燃料電池スタック２２を中心とする燃料電池システム２０の構成の概略を示すシステム構成図である。
【図４】気液分離器４７近傍の構造を拡大して示す拡大断面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図６】第２実施例の燃料電池車１０Ｂが備える気液分離器４７の近傍の構造を拡大して示す拡大断面図である。
【図７】図５におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０，１０Ｂ  燃料電池車、１２  床、１４  貫通孔、２０  燃料電池システム、２２  燃料電池スタック、３０  水素供給系、３２  水素供給流路、３３  水素循環路、３４  水素ポンプ、３８  気液分離器、４０  空気給排系、４２  供給管、４３  マスフローメータ、４４  エアコンプレッサ、４５  加湿器、４６  排ガス管、４７  気液分離器、４８  排ガス管、４９  希釈器、５０  放水管、５０ａ  放水口、５２  スパッツ、６０  冷却系、６２  冷却水循環路、６４  冷却水ポンプ、６６  ラジエータ、１５２  エアダム。
【図１】
2005129463.tif 000003
【図２】
2005129463.tif 000004
【図３】
2005129463.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005129463.tif 000008
【図７】
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